Générateur d'électricité Fidget Spinner

Un générateur électrique est une machine électrique très courante et utile qui a été découverte par Michael Faraday en 1832. Depuis lors, nous utilisons ces machines dans toutes nos centrales électriques pour fournir de l'électricité à notre planète. Dans ce projet, nous allons construire un générateur simple en utilisant un électroaimant et un spinner fidget pour comprendre le concept du générateur.

Avant de commencer, il est important de connaître les générateurs. Ils ne produisent pas d'électricité. Oui, vous avez bien entendu! En fait, l'électricité ne peut jamais être produite; selon la loi de conservation, l'énergie ne peut être transférée que d'un état à un autre. Ainsi, dans un générateur, le rotor est mis en rotation à l'aide de tout couplage mécanique d'une turbine ou d'un moteur et cette rotation mécanique est convertie en énergie électrique dans le stator. Nous allons faire de même, nous utiliserons le spinner fidget comme rotor et un électroaimant comme stator pour produire de l'électricité suffisamment petite pour briller une LED. Cela semble intéressant, non? Commençons…

Matériaux nécessaires:

1. Fidget Spinner
2. Électro-aimant
3. Aimants en néodyme

Comment fonctionne un électroaimant?

Avant de poursuivre ce projet de générateur d'électricité Fidget Spinner, puisque nous utilisons un électro-aimant, comprenons comment cela fonctionne. Celui que nous utilisons dans notre projet est un électroaimant 12V 0,25A (des spécifications plus techniques seront discutées plus tard). Alors évidemment, si nous fournissons un 12V, il consommera environ 0,25A et produira un champ magnétique (B) qui attirera toute pièce métallique dans sa zone environnante. Ce champ magnétique est produit parce que le courant traverse la bobine qui se trouve à l'intérieur de l'électroaimant et comme nous le savons selon la loi d'induction de Faraday,tous les conducteurs porteurs de courant produisent un champ magnétique autour d'eux. Ce champ magnétique est concentré en un point particulier en raison de la disposition des bobines et il est donc capable d'attirer le métal. Mais ce n'est pas ainsi que nous voulons que cela fonctionne ici.

En gardant à l'esprit la même loi d'aujourd'hui, nous devrions être capables de générer également du courant en créant un champ magnétique variable près de l'électroaimant afin qu'il agisse comme un générateur. Donc, pour créer ce champ magnétique variable, nous utiliserons des aimants en néodyme avec un spinner fidget.

Mise en place du projet de générateur d'électricité:

La configuration pour cela est relativement simple, il vous suffit de placer les aimants en néodyme sur le spinner fidget (comme indiqué ci-dessous) et de le placer directement sur l'électroaimant.

Les aimants en néodyme sont très puissants et essaieront d'être attirés par l'électroaimant si vous le faites tourner avec la main libre. Utilisez donc un arrangement pour les garder tous les deux intacts. J'ai utilisé un arrangement d'écrou et de boulon pour le même que celui indiqué dans l'image ci-dessous. Une fois que cela est fait, connectez une LED à la borne de sortie de l'électroaimant (pas de polarité) et vous êtes prêt pour une rotation.

Générer de l'électricité à l'aide de Fidget Spinner pour allumer une LED:

Notre mini générateur est prêt pour l'action. Faites simplement tourner le spinner fidget avec votre main et vous devriez remarquer que la LED s'allume. La même chose peut également être trouvée à la présentation vidéo à la fin de cette page. Plus vous tournez vite, plus il brille. Passez du temps et profitez de votre sortie, analysons plus tard ce qui se passe ici.

Bon, maintenant pour être technique, analysons quelques trucs. Vous devriez avoir remarqué que la LED brille peu importe la direction dans laquelle vous faites tourner le spinner ou dans quelle polarité vous connectez la LED. C'est parce qu'ici la LED brille réellement sur la tension alternative. Quoi….?????

Oui, aucun générateur n'est jamais capable de produire une tension continue. Lorsque la tension est produite dans un générateur, sa tension par défaut sera CA. Même dans les générateurs CC, la tension immédiate produite par le stator est CA, elle est ensuite convertie mécaniquement en CC à l'aide d'un agencement appelé commutateur.

Estimation du flux produit par Spinner:

Jusqu'ici tout va bien, vous pouvez aller de l'avant et vous donner un cookie pour comprendre les choses jusqu'à présent. Mais essayons de comprendre quelques autres choses en utilisant des formules.

L'électroaimant utilisé ici est du numéro de modèle ZYE1-P20 / 16 qui a les spécifications suivantes mentionnées dans sa fiche technique. (Il y en a plus, je n'ai listé que les obligatoires)

Tension: 12 V

Courant: 0,25 A

Force de maintien: 2,5 kg / cm ² ou 25 N

Diamètre central: 8 mm

Afin de trouver le nombre de tours de la bobine à l'intérieur, utilisons les formules

F = ((NI) 2 × µ0 × a) / (2 × g2)

Où, F = force de maintien en Newton

N = nombre de tours, que nous avons l'intention de trouver

I = Courant traversant l'électroaimant en Ampères

µ0 = Constante magnétique, soit 4π × 10 ^-7

a = Zone d'attraction en m ²

g = écart entre l'électroaimant et le métal en mètres

Dans ceux-ci, nous connaissons la force de la fiche technique qui est de 25N, le courant est de 0,25 A et la zone d'attraction est calculée en utilisant πr ² (où r est de 8 mm) ce qui donne 0,125 m ². Enfin, l'écart est de 0,01 m puisque le 25N est donné pour une distance par cm.

En utilisant la valeur ci-dessus, le nombre de tours de notre électroaimant est calculé à environ 715 tours. Maintenant que nous connaissons le nombre de tours de notre électroaimant, nous pouvons utiliser cette information pour trouver la force magnétomotrice (mmf) qui est produite par le spinner lorsqu'il tourne avec les aimants.

MMF = I × N

Où, I est le courant et N est le nombre de tours.

Le courant traversant la LED peut être approximativement de 20 mA.

MMF = 0,02 * 715 = 14,3 à

Cette valeur de MMF est très très faible par rapport aux générateurs réels, mais pour un spinner fidget avec des aimants, c'est tout ce que nous pouvons obtenir. Notez également que ces calculs que nous avons effectués uniquement pour comprendre la base et ne sont pas destinés à être utilisés pour l'analyse.

J'espère que vous avez compris que vous avez apprécié le projet et en avez appris quelque chose d'utile. Si vous avez le moindre doute, utilisez la section commentaires ou les forums pour le résoudre.